Апоптоз. Механизмы апоптоза презентация

и аутофагия (mTOR). Термин ввели Kerr с соавт. в 1971 г. Через 20 лет открыто новое семейство протеаз – каспазы.

через R и СТ
2. Исполнение. Клетка решает войти в апоптоз.
3. Дегенерация. События, связанные с конечным развертыванием клеточных процессов, позволяющих подойти клетке к точке, откуда нет возврата.

ПОЛ, ГК гормоны, ТХДД, ФНО, экспрессия проапоптотических генов сем. Bcl-2 цитолитические Т-лимфоциты, вирусы, химиотерапевтические лекарства и др.

Супрессоры: экспрессия антиапоптотических генов сем. Bcl-2, MDR, теломеразы, ингибиторы синтеза РНК и белков, мут.р53 и др.

TNF α и β, CD40L,CD27L, OX40L.
Рецепторы: FAS и др. рецепторы семейства TNF

receptor interacting kinase (RIP), и TNF-receptor ssociated factor 2 (TRAF2). TNF-α активирует NF-kB путь, который индуцирует гены выживания c-FLIP. Позже из комплекса I диссоциируется и интернализируется
TNF-R1.

апоптоза

Целостность митохондриального матрикса контролируется Bcl-2 сем.
BH-3-белки активируются при стрессе. Bid, например, расщепляется многими протеазами (caspase-8, granzyme B и cathepsin B) в tBid, который взаимодействует с антиап. Bcl-2 белками и может напрямую активировать Bax. Другие BH-3-белки ненапрямую активируют Bax, блокируя антиап. Bcl-2. Цитозольный cyt c запускает образование апоптосомы через каскад каспаз. Для них много субстратов:
ICAD, в результате активируется CAD, к. транслоцируется в ядро и начинает олигонуклеосомальную фрагментацию ДНК.
IAPs предотвращает димеризацию caspase-9 и блокирует активные caspase-3 и -7. Smac/DIABLO (Smac) и HtrA2/OMI (Omi) нейтрализуют
Ингибирующий эффект IAP связыванием с BIR2 и BIR3 доменами. Димерный Smac/DIABLO связывает BIR1 и BIR2, а HtrA2/
OMI преимущественно связывает BIR2 белка XIAP. Кроме того, Omi может расщеплять IAPs благодаря серин-протеазной активности. Smac – субстрат для деградации УБ-протеосомами, находясь в
C-terminal RING домене белка XIAP и cIAP1 и cIAP2. AIF и endonuclease G (endo G) переходят из мтх. В ядро, где расщепляют ДНК (независимо от каспаз).

белков bcl-2 семейства, например, повреждение ДНК, ведет к синтезу про-апоптотических молекул и активации МОМР. Добавление GF может, напротив, увеличить синтез анти-апоптотических белков.

(b) Модель нейтрализации анти-апоптотических белков. BH3-
only белки BID, BIM и PUMA вызывают mitochondrial outer membrane permeabilization, нейтрализуя анти-апоптотические белки.

BAX или BAK. Эти белки, один раз активируется BH3-only белком, образуют протеолипидные поры.
(b) Прямой активатор BH3-only белков (e.g. BIM and BID) индуцирует олигомеризацию BAX или BAK при отсутствии других белков

cannot induce the activation of BAX or BAK alone. In this scenario, a direct activator BH3-only protein is sequestered by an anti-apoptotic BCL-
2 protein. Following stress, a de-repressor/sensitizer BH3-only protein is induced, either by transcriptional up-regulation or by post-translational modification, and this
protein then binds to an anti-apoptotic BCL-2 protein, promoting the release of a sequestered, direct activator BH3-only protein. In this example, BIM is tonically
sequestered by MCL-1, and the induction of Noxa enables the release of BIM to engage MOMP. If cells constitutively harbor a sequestered direct activator protein, they are
referred to as being ‘primed for death’ or ‘BCL-2 addicted’. Not shown in this figure is the potential influence of Noxa-induced MCL-1 degradation after binding, which might
have important implications in maintaining anti-apoptotic levels to preserve outer mitochondrial membrane integrity [53]. (d) Cells are sensitized to undergo MOMP when
de-repressor/sensitizer BH3-only proteins are constitutively inhibiting anti-apoptotic BCL-2 proteins, and any future induction of BID or BIM cannot be tolerated. This scenario is referred to as ‘sensitized for death’. In this example, BCL-xL is inhibited by BAD, and the induction of BIM engages MOMP; in the absence of BAD expression, the MOMP signal would have been inhibited by BCL-xL.

В результате генерируется большая с (р20) и малая (р10) субъединицы, в каждой из которых формируется активный центр (кружок). Два гетеродимера складываются в тетрамер.

в расщепление Bid и транслокации Bax

caspase-8, 10

(L1–L4). Инициаторные каспазы содержат большие продомены CARD или DED, а экзекуторные каспазы имеют короткие продомены.
Активный цент Cys показан красным.
Процессинг разделения p20 и p10
Происходит в L2. The resulting large subunit potion of the L2 loop of one monomer and small subunit portion of the L2 loop of the neighboring monomer (L20) are involved in loop bundle formation (b and c). (b) Ribbon representation of the active caspase-3
structure showing the positions of the active center loops (L1-L4, L20) based on the crystal structure of the complex of caspase-3 with peptide inhibitor (in pink). Reproduced with permission from Shi
(2002). (c) The active site conformations of the caspases with known structures. Loops L1 and L3 are highly conserved, whereas L2 and L4 are responsible for the differences in substrate binding specificity. Reproduced with permission from Shi (2002). CARD, caspase recruitment domain; DED, death effector domain

(треонины
344 и 360, серины 362 и370 в CK2a, серин 209 в CK2b) черным. (B) Модель временной регуляции ф-я CK2a (C) Модель ф-ия CK2 в митозе. После ф-ия CK2 киназой Cdk1, CK2a C-terminal ф. сайты могут связываться с пролил изомеразой Pin1. Образование комплекса Pin1, Topoisomerase II, и ф-ый CK2a вызывает снижение ф-ия Topoisomerase II киназой CK2 . Митотическая киназа Plk1 может также связаться с C-terminal CK2a по ф. сайту. Но функция этого взаимодействия неизвестна.

E1, E2 and E3 enzymes. The Ub-activating enzyme E1 (ubiquitin-like modifier activating enzyme 1 [Uba-1] in mammals) activates Ub through ATP-dependent thiolester formation. The Ub-conjugating enzyme (E2) receives Ub from the E1 and interacts with the E3 to transfer
Ub to the target molecule. The E2 usually determines the type of Ub chain linkage, whereas E3 ligases provide substrate recognition. Ub chains are synthesized by
multiple rounds of Ub attachments, using internal lysine residues of Ub (shown here: K48 and K63) as conjugation sites. The different types of chains adopt different topologies with K48 being kinked, whereas K63-linked chains are linear. Depending on the type of modification, protein ubiquitylation has distinct cellular outcomes. Ub E3 ligases can also be subject to auto-modification to regulate their levels.

of cIAPs. BIR domains provide substrate interaction, whereas the Ubbinding UBA domain binds polyUb. The caspase recruitment domain (CARD) is a protein–protein interaction domain, but is not involved in caspase binding here. The Cterminal RING domain is required for E3 ligase activity, dimerization interface and docking site for the E2. A predicted structure of the three conserved a-helices of the UBA domain (green) of cIAP2 and the residues forming the hydrophobic interaction surface for Ub (consisting of Met-Gly-Phe [MGF] and Leu-Leu [LL]) is shown [66]. The structure of a cIAP2–RING dimer is shown on the right (grey and green depict two respective cIAP2 molecules)

the formation of ‘complex-I’ at the TNF-R, in which cIAP has been suggested to K63-ubiquitylate RIP1. These linear Ub chains serve as docking and activation platforms for the IKK complex, which leads to activation of the transcription factor NF-kB (p65/p50). cIAPs also seem to suppress the death-inducing ‘complex-II’, which is the activation platform for caspase-8 that induces death by the extrinsic pathway.

normal (A) and anti-Fas treated livers (B). TUNEL of normal (C) and anti-Fas treated livers (D) with clearly more positively stained cells. Caspase-3 shows a clear increase of positively stained cells in an anti-Fas treated liver (F) compared to a normal liver (E). Autoradiography images are shown for liver slices of mice injected with 99mTc-HYNIC-cys-anxV before (G) and after treatment of the animals with anti-Fas (H).

rat and a rat with reperfused hepatic infarction at 7 h post injection of 99mTc(CO)3-bis-DTPA pamoate (A). Autoradiographs of 30-μm liver slices of the necrotic liver (B, top row) and viable liver (B, bottom row) and scanned photographs of the same slices after H&E staining (C) staining show good correlation with the in vivo planar image.

TUNEL окрашивание)

50% всех нейронов гибнет через апоптоз